納米科學與技術領域的國際權威雜誌ACS Nano(Impact Factor 12)最近在線刊發了工學院能源與資源工程系王昊課題組的論文 “Convex Nanobending at a Moving Contact Line: The Missing Mesoscopic Link in Dynamic Wetting”(http://cdn-pubs.acs.org/doi/full/10.1021/nn5046486)➿,報道其在移動接觸線基本問題研究中的重要發現。
浸潤現象廣泛存在於自然界及人造系統。在噴塗、開采🦄、氣液相變、摩擦、微流、及諸多生物過程中扮演重要角色,也是近年來快速發展的親疏水表面研究的背景🧑🏿🎨。三相接觸線作為氣🛐、液、固界面匯合的極限區域🟪,是浸潤問題的核心,其同時也是納米尺度分子間長程力和界面作用研究的重要載體。半個世紀以來,源自各個學科的各種理論模型被相繼提出以描述移動接觸線附近的物理圖像🎑。然而由於缺乏實驗支持💆🏼♂️,理論證明一直未能有效開展。王昊課題組在解決一系列精確調製和誤差修正問題的基礎上👋🏻,利用原子力顯微鏡測量非蒸發液體的前進接觸線🤵🏼♂️,獲得從宏觀液區向接觸線過渡的完整圖像☝🏿🏌🏿♂️。尤其發現距固體表面約20納米範圍以內液膜存在明顯凸型彎曲,並且其形態與接觸線移動速度顯著相關。此“鞋頭狀”彎曲在部分潤濕系統中普遍存在😙,而在完全潤濕系統中則未被觀測到。成果展示了浸潤宏觀表現復雜性的微觀機製,並有望結束自上世紀70年代以來關於“微觀接觸角”概念以及其是否受鋪展速度影響的爭論。廣泛應用的分子動理論(molecular kinetic theory, 1969)提出者英國Terry D. Blake教授評價認為該工作為浸潤問題提供了極具價值的論據,為理論統一鋪平道路👩🏻🦼。

王昊研究員的課題組關註復雜界面條件下的熱量和質量傳遞現象,開展三個方向的研究🧻,即高效相變換熱,氣溶膠(PM2.5)凈化🚴🏻,以及細胞熱物理💀。
該論文第一共同作者為王昊課題組的博士生陳磊和博士後於嘉鵬🔪,通訊作者為研究員王昊🧏🏼♂️。該課題得到國家自然科學基金(No. 91334110)資助。